FR2820348A1 - FILM AND HOT MARKING METHOD - Google Patents
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Abstract
Description
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FILM ET PROCEDE DE MARQUAGE A CHAUD La présente invention concerne un film et un procédé pour le décor par marquage à chaud d'une surface, notamment en verre, en cristal, en céramique, en métal, ou en alliages métalliques, etc. The present invention relates to a film and a method for decorating by hot stamping a surface, in particular glass, crystal, ceramic, metal, or metal alloys, etc.
Les surfaces en verre, en cristal, en métal ou en alliage métallique sont traditionnellement décorées par impression à l'encre, par émaillage, par attaque chimique ou avec de la peinture. De telles méthodes de décoration présentent plusieurs inconvénients. En effet, elles entraînent des évaporations de solvant, et de CO2, notamment lors de la recuisson des encres. Par ailleurs, elles ne permettent pas d'obtenir certains types de décor, comme par exemple des rendus métalliques de toutes couleurs que l'on peut obtenir par des procédés de marquage à chaud. Cependant, il est difficile d'utiliser un procédé de marquage à chaud sur les surfaces inorganiques lisses telles que le verre, le cristal ou le métal, car les compositions adhésives prévues sur les films de marquage à chaud n'adhèrent pas sur de telles surfaces. Glass, crystal, metal or metal alloy surfaces are traditionally decorated by ink printing, enameling, chemical attack or painting. Such decoration methods have several drawbacks. Indeed, they cause evaporations of solvent, and of CO2, in particular during the annealing of the inks. Furthermore, they do not make it possible to obtain certain types of decoration, such as for example metallic renderings of all colors which can be obtained by hot marking processes. However, it is difficult to use a hot stamping process on smooth inorganic surfaces such as glass, crystal or metal, since the adhesive compositions provided on the hot stamping films do not adhere to such surfaces .
Le brevet US 6, 136, 382 décrit un procédé pour décorer un article vitreux qui améliore l'adhésion d'un décor, notamment obtenu par marquage à chaud. Le procédé consiste à appliquer par pulvérisation, sur l'article vitreux, une composition à base de silane, puis à appliquer une encre qui est séchée par un rayonnement approprié. Un film de marquage à chaud traditionnel est ensuite appliqué sur les zones sur lesquelles on a déposé de l'encre à une température qui permet à une couche adhésive du film de marquage à chaud d'adhérer sur les zones décorées avec l'encre. Le film n'est pas appliqué directement sur la surface en verre mais une couche intermédiaire est nécessaire. Par ailleurs dans ce type de procédé, le décor doit être appliqué relativement rapidement après avoir traité le verre car le verre n'étant pas stable dans le temps, la composition à base de silane aura tendance avec le temps à perdre son efficacité quant à sa fonction de promoteur d'adhérence. En effet, lors de la fusion du verre, il y a un relargage de soude car la liaison sodium-oxygène étant très faible, il y a libération d'ions sodium qui rendent le milieu alcalin. Des US Patent 6,136,382 describes a method for decorating a glassy article which improves the adhesion of a decoration, in particular obtained by hot stamping. The method consists in applying by spraying, on the glassy article, a composition based on silane, then in applying an ink which is dried by an appropriate radiation. A traditional hot stamping film is then applied to the areas on which ink has been deposited at a temperature which allows an adhesive layer of the hot marking film to adhere to the areas decorated with the ink. The film is not applied directly to the glass surface but an intermediate layer is required. Furthermore, in this type of process, the decoration must be applied relatively quickly after treating the glass because the glass is not stable over time, the silane-based composition will tend over time to lose its effectiveness as regards its function of adhesion promoter. Indeed, during the melting of the glass, there is a soda release because the sodium-oxygen bond being very weak, there is release of sodium ions which make the medium alkaline. of the
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ions alcalins OH-attaquent chimiquement la silice et rendent la surface du verre instable. OH-alkaline ions chemically attack silica and make the glass surface unstable.
Aussi, est-ce un des objets de l'invention que de réaliser un film et un procédé pour le décor par marquage à chaud permettant d'améliorer l'adhérence du film sur une surface qui est notamment non réceptive à une composition adhésive qui ne présentent pas les inconvénients de la technique antérieure. It is therefore one of the objects of the invention to produce a film and a method for decorating by hot stamping making it possible to improve the adhesion of the film to a surface which is in particular not receptive to an adhesive composition which does not do not have the drawbacks of the prior art.
C'est en particulier un objet de l'invention que de fournir un procédé de marquage à chaud qui est indépendant de la fabrication de la surface à décorer et en particulier qui ne nécessite pas un traitement préalable de la surface ni d'enduction de couche intermédiaire. It is in particular an object of the invention to provide a hot stamping process which is independent of the manufacture of the surface to be decorated and in particular which does not require a prior treatment of the surface or coating of the layer intermediate.
Selon l'invention, ces objets sont atteints en réalisant un film pour le décor par marquage à chaud d'une surface, notamment en verre ou en métal, le film comprenant une première couche d'un adhésif thermosensible destinée à être mise au contact de ladite surface, une seconde couche d'un matériau, apte à former ledit décor, un support de protection fixé sur la seconde couche par l'intermédiaire d'une couche d'un matériau thermosensible, caractérisé en ce que le film comprend au moins un premier composé apte à réagir chimiquement en milieu humide avec au moins un second composé de ladite surface de manière à favoriser l'adhésion du film lors de son application sur ladite surface. According to the invention, these objects are achieved by producing a film for decoration by hot stamping a surface, in particular made of glass or metal, the film comprising a first layer of a heat-sensitive adhesive intended to be brought into contact with said surface, a second layer of a material, capable of forming said decoration, a protective support fixed to the second layer by means of a layer of heat-sensitive material, characterized in that the film comprises at least one first compound capable of reacting chemically in a humid environment with at least one second compound of said surface so as to promote the adhesion of the film when it is applied to said surface.
Ainsi, le composé favorisant l'adhésion du film sur la surface se trouvant dans le film de marquage à chaud dont la structure est stable comparée notamment à celle d'un support vitreux, son efficacité sera conservée au cours du temps. De plus, il n'est pas nécessaire de traiter la surface destinée à recevoir le décor pour favoriser l'adhésion et le film peut être appliqué directement sur la surface à décorer. Thus, the compound promoting the adhesion of the film to the surface being in the hot stamping film, the structure of which is stable compared in particular to that of a vitreous support, its effectiveness will be preserved over time. In addition, it is not necessary to treat the surface intended to receive the decoration to promote adhesion and the film can be applied directly to the surface to be decorated.
Par ailleurs la réaction chimique qui a lieu entre le premier composé présent dans le film et le second composé de la surface permet de créer une liaison chimique qui est relativement stable. Furthermore, the chemical reaction which takes place between the first compound present in the film and the second compound on the surface makes it possible to create a chemical bond which is relatively stable.
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De préférence, le premier composé est un silane ou un dérivé de silane de formule chimique :
où y est un groupe organofonctionnel apte à se greffer sur un polymère organique du film de marquage à chaud, par exemple sur l'adhésif. Il s'agit par exemple d'une double liaison carbonée ;
et où de préférence, 0 < n < 2. Preferably, the first compound is a silane or a silane derivative of chemical formula:
where y is an organofunctional group capable of grafting onto an organic polymer of the hot stamping film, for example on the adhesive. It is for example a carbon double bond;
and where preferably, 0 <n <2.
Un tel composé permet de créer une liaison covalente entre la surface à décorer et le film de marquage à chaud. Une telle liaison procure une énergie de liaison maximum. Such a compound makes it possible to create a covalent bond between the surface to be decorated and the hot marking film. Such a bond provides maximum bond energy.
Selon un mode de réalisation, le premier composé est disposé à l'intérieur de la première couche, à savoir dans la couche d'adhésif, c'est-à-dire dans la couche qui vient directement en contact avec la surface à décorer. Ainsi, un nombre optimal de premier composé pourra réagir avec un second composé de la surface à décorer. La première couche comprend, en poids, de 0,5 à 5 % du premier composé, de préférence de 1 à 3 %. According to one embodiment, the first compound is placed inside the first layer, namely in the adhesive layer, that is to say in the layer which comes directly into contact with the surface to be decorated. Thus, an optimal number of first compound can react with a second compound of the surface to be decorated. The first layer comprises, by weight, from 0.5 to 5% of the first compound, preferably from 1 to 3%.
Selon un autre mode de réalisation, le premier composé est disposé à l'intérieur d'une couche adjacente à la première couche. According to another embodiment, the first compound is placed inside a layer adjacent to the first layer.
La première couche du film, à savoir la couche d'adhésif qui permet de fixer le décor sur la surface à décorer est constituée notamment d'un caoutchouc chloré ou d'origine acrylique. Cette couche est fusible à chaud, et donc permet de faire adhérer le décor sur la surface sous l'effet de la chaleur. The first layer of the film, namely the layer of adhesive which makes it possible to fix the decoration on the surface to be decorated, consists in particular of a chlorinated rubber or of acrylic origin. This layer is hot-melt, and therefore allows the decoration to adhere to the surface under the effect of heat.
La seconde couche permettant de former le décor est constituée d'une couche métallique, par exemple d'aluminium, ou organique telle qu'une encre, un pigment, etc.... Cette seconde couche est avantageusement recouverte, du côté opposé à la première couche, d'un vernis. Ce vernis peut être coloré ou The second layer used to form the decoration consists of a metallic layer, for example of aluminum, or organic layer such as an ink, a pigment, etc. This second layer is advantageously covered, on the side opposite the first layer, varnish. This varnish can be colored or
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non. Il permet d'obtenir un rendu métallique coloré ou non et également de protéger la seconde couche métallique ou organique. no. It makes it possible to obtain a metallic or colored metallic rendering and also to protect the second metallic or organic layer.
Le matériau thermosensible permettant de fixer le support sur la seconde couche ou sur la couche de vernis, est avantageusement une cire, un polymère de très bas poids moléculaire à base d'éthylène par exemple, ou une silicone. Il permet, lors de l'application du film sur la surface, de désolidariser le support du reste du film en fondant sous l'effet de la chaleur. The heat-sensitive material making it possible to fix the support on the second layer or on the layer of varnish, is advantageously a wax, a very low molecular weight polymer based on ethylene for example, or a silicone. It allows, when applying the film to the surface, to separate the support from the rest of the film by melting under the effect of heat.
Le support de protection du film est constitué d'un film thermoplastique, notamment de polyester. Il permet de protéger le décor en particulier lors de l'application de la pression et de la chaleur lors du transfert. The film protection support consists of a thermoplastic film, in particular polyester. It helps protect the decor especially during the application of pressure and heat during transfer.
Les objets de l'invention sont également atteints en réalisant un article, notamment de conditionnement, décoré au moyen d'un film tel que celui décrit précédemment. La surface de l'article sur laquelle est apposé le film est en verre, en cristal, en métal ou en céramique. Il s'agit par exemple d'un flacon en verre ou encore un objet, par exemple un container, recouvert d'un revêtement métallique. The objects of the invention are also achieved by producing an article, in particular of packaging, decorated with a film such as that described above. The surface of the article on which the film is affixed is glass, crystal, metal or ceramic. It is for example a glass bottle or an object, for example a container, covered with a metallic coating.
Selon un autre aspect de l'invention, les objets de l'invention sont atteints en réalisant un procédé pour le marquage à chaud d'une surface, notamment en verre ou en métal, dans lequel on amène un film tel que celui décrit précédemment au contact de ladite surface et on applique, en milieu humide, une pression et une chaleur sur au moins une zone du film correspondant au décor. According to another aspect of the invention, the objects of the invention are achieved by carrying out a method for hot stamping a surface, in particular made of glass or metal, in which a film such as that described above is brought to the contact with said surface and pressure and heat are applied, in a humid environment, to at least one zone of the film corresponding to the decoration.
La chaleur doit être telle qu'elle permette de faire fondre l'adhésif thermosensible de la première couche pour se fixer mécaniquement, à l'aide de la pression appliquée sur le film, sur la surface à décorer. De préférence, on applique une pression sur le film à une température allant de 120 à 300 C. Une telle température est suffisante pour faire fondre l'adhésif relativement rapidement tout en n'étant pas trop importante pour ne pas détériorer le film. The heat must be such that it makes it possible to melt the heat-sensitive adhesive of the first layer in order to fix mechanically, using the pressure applied to the film, on the surface to be decorated. Preferably, pressure is applied to the film at a temperature ranging from 120 to 300 C. Such a temperature is sufficient to melt the adhesive relatively quickly while not being too great so as not to damage the film.
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D'autre part la pression exercée permet de désolidariser le support de la couche formant le décor. On the other hand, the pressure exerted makes it possible to separate the support from the layer forming the decoration.
Le milieu humide permet d'obtenir, à partir par exemple du silane, des silanol qui en se condensant vont permettre de créer une liaison covalente entre le film et la surface selon une réaction qui sera décrite ultérieurement. The moist medium makes it possible to obtain, for example from silane, silanols which, by condensing, will make it possible to create a covalent bond between the film and the surface according to a reaction which will be described later.
Avantageusement, le procédé de marquage à chaud est mis en oeuvre en milieu humide avec un taux d'hygrométrie supérieur ou égal à 50 HR. Cette humidité permet d'hydrolyser un nombre suffisant de premiers composés pour, par exemple dans le cas du silane, obtenir un nombre suffisant de silanol susceptibles de créer une liaison covalente entre le film et la surface. Advantageously, the hot marking process is implemented in a humid environment with a humidity rate greater than or equal to 50 HR. This humidity makes it possible to hydrolyze a sufficient number of first compounds to, for example in the case of silane, obtain a sufficient number of silanol capable of creating a covalent bond between the film and the surface.
Le procédé est, de façon avantageuse, mis en oeuvre en milieu acide de manière à catalyser la réaction qui permet de créer les liaisons covalente entre le film et la surface. On pourra par exemple introduire de l'acide en faible quantité dans la composition prévue pour former la couche d'adhésif. Alternativement, on applique une composition acide sur la surface à décorer avant d'appliquer le film de marquage à chaud. The process is advantageously carried out in an acid medium so as to catalyze the reaction which makes it possible to create the covalent bonds between the film and the surface. We can for example introduce a small amount of acid into the composition intended to form the adhesive layer. Alternatively, an acid composition is applied to the surface to be decorated before applying the hot stamping film.
L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions qui seront explicitées ci-après, à propos d'exemples de réalisation non limitatifs, décrits en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : les figures 1A à 1C décrivent schématiquement les différentes étapes du procédé de marquage à chaud utilisant le film de marquage à chaud selon un mode de réalisation de l'invention. The invention consists, apart from the arrangements set out above, of a certain number of other arrangements which will be explained below, with reference to nonlimiting exemplary embodiments, described with reference to the appended figures, among which: FIGS. 1A to 1C schematically describe the different stages of the hot stamping method using the hot stamping film according to an embodiment of the invention.
Le film 10 de marquage à chaud représenté notamment à la figure 1A est une structure qui comprend plusieurs couches. The hot stamping film 10 shown in particular in FIG. 1A is a structure which comprises several layers.
Une première couche 11 d'adhésif est formée d'un matériau adhésif fusible à chaud. Il s'agit par exemple d'un caoutchouc chloré. Une première face de cette première couche est destinée à être appliquée sur la surface 100 à décorer. La A first layer 11 of adhesive is formed from a hot-melt adhesive material. It is for example a chlorinated rubber. A first face of this first layer is intended to be applied to the surface 100 to be decorated. The
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seconde face de la couche d'adhésif 11 est recouverte d'une seconde couche 12 formée d'une feuille d'aluminium destinée à former le décor. La feuille d'aluminium 12 est avantageusement recouverte d'une couche de vernis 13 qui peut être coloré, par exemple une résine. La couche de vernis 13 est revêtue d'une couche de cire 14 qui est recouverte par un support 15, par exemple en polyester. second face of the adhesive layer 11 is covered with a second layer 12 formed of an aluminum sheet intended to form the decoration. The aluminum sheet 12 is advantageously covered with a layer of varnish 13 which can be colored, for example a resin. The varnish layer 13 is coated with a layer of wax 14 which is covered by a support 15, for example made of polyester.
Un silane 20, par exemple un silane commercialisé par la société Witco Corporation sous la référence Al 100, est inclus dans la couche d'adhésif 11. A silane 20, for example a silane sold by the company Witco Corporation under the reference Al 100, is included in the adhesive layer 11.
Avantageusement, on introduit dans la couche d'adhésif une faible quantité d'acide, par exemple de l'acide chlorhydrique de manière à obtenir un pH allant de 4 à 7, et de préférence autour de 5. La quantité d'acide, en poids, dans la couche d'adhésif va par exemple de 0,1 à 10%, de préférence de 0,5 à 5%. Advantageously, a small amount of acid, for example hydrochloric acid, is introduced into the adhesive layer so as to obtain a pH ranging from 4 to 7, and preferably around 5. The amount of acid, in weight, in the adhesive layer ranges for example from 0.1 to 10%, preferably from 0.5 to 5%.
Le décor qui va être appliqué sur la surface à décorer est relativement peu épais, c'est pourquoi les différentes couches du film qui sont destinées à rester sur la surface à décorer sont très fines. Par contre, le support de polyester 15 est relativement épais par rapport aux autres couches de manière à, d'une part, consolider l'ensemble du film avant transfert et, d'autre part, protéger le décor lors du transfert. Le support 15 présente par exemple une épaisseur de l'ordre de 12 um. La couche de cire 14 peut présenter une épaisseur de l'ordre de
0, 01 um, la couche de vernis 13 une épaisseur de l'ordre de 1 um, ta couche d'aluminium 12 une épaisseur de l'ordre de 0, 02 um et la couche d'adhésif 11 présente par exemple une épaisseur allant de 0,8 à 3,50 um. The decoration which will be applied to the surface to be decorated is relatively thin, which is why the different layers of the film which are intended to remain on the surface to be decorated are very thin. On the other hand, the polyester support 15 is relatively thick compared to the other layers so as, on the one hand, to consolidate the whole of the film before transfer and, on the other hand, to protect the decoration during transfer. The support 15 has for example a thickness of the order of 12 μm. The wax layer 14 may have a thickness of the order of
0.01 μm, the layer of varnish 13 a thickness of the order of 1 μm, the layer of aluminum 12 a thickness of the order of 0.02 μm and the layer of adhesive 11 has for example a thickness ranging from 0.8 to 3.50 µm.
Pour réaliser un tel film, on utilise une technique d'enduction incluant une métallisation sous vide en continu pour les rendus métalliques et un procédé d'impression, par exemple l'héliogravure pour l'encre ou les vernis de coloration. Un procédé d'impression équivalent peut être utilisé pour déposer le mélange d'adhésif et de silane en couche superficielle. To make such a film, a coating technique is used, including continuous vacuum metallization for metallic renderings and a printing process, for example gravure printing for ink or coloring varnishes. An equivalent printing process can be used to deposit the mixture of adhesive and silane in a surface layer.
Le film de marquage à chaud qui vient d'être décrit est notamment utilisé pour décorer un objet en verre, comme par exemple un flacon. The hot stamping film which has just been described is used in particular for decorating a glass object, such as for example a bottle.
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Pour décorer le flacon, on amène le film en contact avec la surface extérieure du flacon comme on l'a illustré à la figure 1A, et on applique une pression sur le film, au moyen d'un fer à dorer 200 chaud comportant des reliefs correspondant au décor à réaliser que l'on amène sur la face extérieure du support du film (figure 1B). To decorate the bottle, the film is brought into contact with the outside surface of the bottle as illustrated in FIG. 1A, and pressure is applied to the film, using a hot 200 gilding iron with reliefs corresponding to the decoration to be produced which is brought to the external face of the film support (FIG. 1B).
Le taux d'hygrométrie est de l'ordre de 50% ou plus. Le milieu humide permet d'obtenir des silanol à partir du silane, selon la réaction :
Il est bien évident que lorsque n est égal à zéro, cette réaction n'a pas lieu étant donné qu'on est déjà en présence de silanol. The humidity rate is around 50% or more. The wet medium makes it possible to obtain silanol from the silane, according to the reaction:
It is obvious that when n is equal to zero, this reaction does not take place since we are already in the presence of silanol.
Le silanol va ensuite condenser et réagir avec les groupes actifs en surface du verre, par exemple le vitrifiant SiOH4 de manière à former une liaison covalente avec le verre du flacon selon la réaction :
Le fer 200, chauffé par exemple à 280 C, fait fondre le caoutchouc chloré dans les zones correspondant au décor. Le caoutchouc chloré est ainsi rendu solidaire du flacon dans les zones où on a appliqué le fer. La feuille d'aluminium recouverte du vernis est également solidaire du flacon dans ces zones puisqu'elle reste solidaire du caoutchouc. Sous l'effet de la chaleur et de la pression, la cire prévue entre le vernis et le support facilite le détachement du support polyester du reste du film (figure 1C). La cire a tendance à rester sur le support sur lequel elle a été appliquée. The silanol will then condense and react with the active groups on the surface of the glass, for example the vitrifying agent SiOH4 so as to form a covalent bond with the glass of the bottle according to the reaction:
Iron 200, heated for example to 280 ° C., melts the chlorinated rubber in the zones corresponding to the decoration. The chlorinated rubber is thus made integral with the bottle in the areas where the iron has been applied. The aluminum foil covered with varnish is also attached to the bottle in these areas since it remains attached to the rubber. Under the effect of heat and pressure, the wax provided between the varnish and the support facilitates the detachment of the polyester support from the rest of the film (FIG. 1C). The wax tends to remain on the support on which it was applied.
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Le film et le procédé qui viennent d'être décrits peuvent également être utilisés pour transférer un décor sur un objet recouvert d'un revêtement métallique comme par exemple de l'aluminium. Dans ce cas, il y a réaction avec le groupe ALOE3 de manière à former une liaison covalente selon la réaction :
Dans la description détaillée qui précède, il a été fait référence à des modes de réalisation préférés de l'invention. Il est évident que des variantes peuvent y être apportées sans s'écarter de l'esprit de l'invention telle que revendiquée ciaprès.The film and the process which have just been described can also be used to transfer a decoration onto an object covered with a metallic coating such as for example aluminum. In this case, there is a reaction with the ALOE3 group so as to form a covalent bond according to the reaction:
In the foregoing detailed description, reference has been made to preferred embodiments of the invention. It is obvious that variants can be made without departing from the spirit of the invention as claimed below.
Claims (17)
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